編者語:我是製造君,各位造友晚上好~
分享微博上一位網友拆解黑匣子的過程——
來源 | 微博用戶@y1nzicng
今天獻寶,給大家秀一下FA2100座艙語音記錄器的拆解。先說一下背景,大概就是在某個垃圾場撿到的,本著研究的性質拆解來看看內部構造,原本並沒想著去記錄過程,就只是草草的拍了幾張照片,不少資料都是去查的,本人對電路不熟,如果下文有錯的地方,還請各位業內人士不吝賜教。
開始之前先回答兩個問題,為什麼黑匣子是橙色的?為什麼會叫做黑匣子?
顏色問題大家都猜得到,橙色有更高的辨識度,方便尋找和定位,畢竟儲存的是非常重要的飛行數據。
至於為什麼被叫做黑匣子,有一種比較廣泛認可的說法是因為工作原理比較簡單,只需要輸入數據就行,至於內部發生了什麼無從得知,有點類似於「盲盒」。
然後還有人會問我,我拆的這個是不是失事飛機掉下來的→_→
如果真是失事飛機掉下來的。那麼此時此刻這個黑匣子應該長這樣:
或者是這樣↓
所以說放心吧,這是一個正常退役的黑匣子。
接下來,咱們再來做一點額外的功課,否則一會兒看拆解會有點雲裡霧裡。
飛機上的黑匣子主要有兩個—FDR和CVR。
上為FDR,下為CVR
Flight Data Recorder(FDR),中文一般叫飛行數據記錄器,主要是記錄飛機飛行過程中各項指標參數數據的設備。一般說黑匣子大部分都是指的FDR,是空難調查中最重要的直接證據。
Cockpit Voice Recorder(CVR),中文一般翻譯為座艙語音記錄器。用人話說就是個錄音機,用來記錄無線電通話和飛行員之間的對話以及環境聲音的。
比較遺憾的是這次拆的不是FDR而是CVR,所以看上去比較簡陋。
CVR整體主要分為三部分,FDAU,CSMU和定位信標。
Flight Data Acquisition Unit (FDAU),翻譯過來應該是飛行數據收集單元,就是有方正稜角的底座部分,用來和飛機相關數據總線通信獲取相應數據並編碼。
Crash-Survivable Memory Unit,中文應該叫事故數據存儲單元,就是上面的橙色圓柱體,是真正用於存儲數據的地方,整個黑匣子70%的重量都在上面。
最後固定在CSMU上的小圓筒是水下定位信標 (Underwater Locator Device) ,遇水後會自動啟動發出定位信號。
做完功課以後來大致了解一下這次拆解的型號。這是一款來自於L-3 Communications的CVR,型號FA2100。外觀就是圖片中的樣子:
東西看上去不大但是分量卻十分的感人,而且主要重量都在凸起的CSMU上。
根據這款CVR的設計參數,它的工作溫度可以從-55℃到70℃,同時可以承受:
5000磅的重壓
1100℃的一小時持續高溫
260℃下十小時的持續高溫
3400G的加速度撞擊
而不丟失任何的數據,總的來說就是一個超強悍的優盤沒錯了!
至於裡面到底有什麼,下面就開拆!
首先卸掉保護維修埠的保護蓋,然後卸掉周圍用來固定CVR本身的螺絲。
把螺絲統統卸掉,見一個擰一個,一點也不慌。
拆到最後發現需要先取下CSMU才能繼續取下FDAU的頂蓋,於是擰下4個巨大的螺栓,垂直抬起後取下連接電纜就能將整個CSMU取下。
本人家裡只有普通的精密工具,沒有這種尺寸的扳手,廢了好大勁才取下來,手疼死了。取下後第一眼看到的就是兩個TI的DSP,這個放到一會再說,先繼續拆。
將頂蓋抬起取出放到一邊,取下固定PCB的螺絲,就可以將整塊底板取出來了。整塊板看著比較髒,實際上挺乾淨的,全部都進行了打膠處理,不過看著更像是某種樹脂,至於打膠的原因我想我不說應該也都心裡有數了吧!
接口部分還有幾片板子沒拆,繼續拆另一半……
側面看是有兩塊板子,底下還有點別的。於是繼續擰螺絲……
取下第一塊板,上面基本上都是一些邏輯電路,中間是主控。
第二塊板應該是負責供電的沒跑了,這個我還是多少能看出來的。
這是貼在側面面板上的電容(?)應該沒認錯吧?
電源板的另一面果然還有東西,不過基本上也是供電相關的電路。同時還有一個很可愛的環形變壓器,考慮到這玩意能同時工作在28V直流和115V交流電下,這也不奇怪。
所有板子無一例外,都做了徹底的打膠處理,基本上不會受到液體的損害,同時板與板之間都是採用連接器連接,方便維護和更換。
接下來是重頭戲,拆CSMU。考慮到生產日期為上世紀末,所以採用固態記錄的可能性比較大。
撕掉底下的減震泡棉,又出現了四個很大的螺釘,於是又費了好大勁才全部取出來……
小尾巴上有手寫的序列號。和貼紙上的一樣。應該是全手工組裝校準調教的沒跑了,特種設備用心程度就是不一樣啊。
摘掉底蓋,基本上就可以肯定這款用的固態介質記錄了。周圍一圈應該是隔熱層和減震材料,頂上黑色的應該也是,不過材質貌似不一樣。
用手摳了一下,感覺應該是某種石棉和泡沫的混合物,很輕。大致作用基本上就是隔熱跟減震了。
不得不說這玩意體積比我想像中的要小很多。取出來以後內部基本上就沒有能取出來的東西了,都是黑色的泡棉。
為了保護這個圓筒真的是煞費苦心,可見裡面東西的重要性。
二話不說直接上螺絲刀,擰下圓筒上的所有螺絲。就可以分離頂蓋了。
內部不出意外是多層堆疊的結構。通過4個柱子和螺絲緊緊固定在一起。
左邊是主控,右邊是FLASH。好了到了無獎競猜環節,這個黑匣子用的FLASH來自哪一家?
揭曉答案:
供應商花落Intel。
講真,我個人還是有點意外的,竟然是Intel的顆粒。
不管怎麼樣,全部拆了,然後一字排開,還是有點壯觀的。
看標籤上的日期應該是1998年的第21周組裝,而顆粒本身是97年產,是Intel產品線中一款還不錯的SLC顆粒。
那個年代能做到10000次擦寫應該算是不錯的水平了。工作溫度從0℃到70℃,應該是寬溫的顆粒。
不過頂蓋上有個182℃的貼紙,意思是內部溫度到182℃裡面的數據就很危險麼,不是很清楚了。
最後看看用的是什麼主控。不出我所料是個定製的晶片,看來再利用整個模塊基本上是不可能了。
來算一下整個模塊總的容量,8x15就是120MB,記錄4個30分鐘的音頻,基本上就是1分鐘消耗1MB的樣子?
最後再倒回這張圖,中間兩個TI的晶片就不說了,應該是用來處理模擬的麥克風信號的,一顆晶片負責兩個通道,DSP左上角和右下角的兩個黑色的晶片應該是DSP用的DRAM緩存。
中間貼了貼紙的應該是FDAU的主控,來自QuickLogic(快輯),本質跟現在用的FPGA差不多,是一種高度客制化的ASIC,不過靈活性沒有FPGA高,個人理解就是一個專門定做的晶片。
除此以外還有幾個主要的晶片也是QuickLogic製造,應該是應用了一整套的方案。
之前還考慮過要不要去收一套維修工具來讀一下裡面的信息,後來上網一查最便宜的報價都是在4w美金左右,我想那還是直接拆了吧。
拆解完的殘骸就這樣了,其實這玩意本身結構並不是很複雜,給我的印象還是紮實的用料和一些細節上的設計,以後有機會想辦法去搞個FDR來拆,固態的CVR還是簡單了些。
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來源:微博用戶@y1nzicng。